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El corazón del cerebro desencadena procesos físicos en el organismo

El hipocampo, considerado el corazón del cerebro, emite unas señales específicas mientras dormimos para normalizar los niveles de azúcar en la sangre: son ondas cerebrales que desencadenan procesos físicos en el organismo.

Una nueva investigación sobre el cerebro ha descubierto algo sorprendente: determinadas ondas cerebrales pueden desencadenar un fenómeno físico en el organismo.

Lo que ha descubierto concretamente este trabajo es que un conjunto de señales cerebrales asociadas a la formación de recuerdos regula también los niveles de azúcar en la sangre.

El azúcar en la sangre proviene de los alimentos y es la principal fuente de energía para un organismo. Niveles altos de azúcar en la sangre pueden provocar diabetes.

La insulina, una hormona segregada por células del páncreas, es el principal regulador del azúcar en la corriente sanguínea. Ahora descubrimos que una región del cerebro conocida como hipocampo puede intervenir directamente en ese proceso.

Tema relacionado: Identifican las neuronas relacionadas con el desarrollo de la diabetes

Corazón del cerebro

En 2017, investigadores de la Universidad de Hong Kong establecieron que el hipocampo puede ser considerado el “corazón” del cerebro, ya que desempeña un papel clave en todo el funcionamiento neuronal: no solo está implicado en la memoria o la navegación espacial, sino también en funciones orgánicas «inteligentes» como la visión, la audición y el tacto.

Investigadores de la Facultad de Medicina Grossman de la Universidad de Nueva York han descubierto ahora que un patrón de señalización peculiar que se produce en el hipocampo también influye en el metabolismo, el conjunto de procesos físicos y químicos del cuerpo que convierten o usan energía.

El estudio gira en torno a unas ondas cerebrales específicas. Las ondas son impulsos eléctricos que se pueden medir: a través de ellas, las neuronas se comunican entre sí. Esas ondas tienen diferentes tipos de frecuencias, ya que unas son más rápidas y otras más lentas: todas se miden en ciclos por segundo o Hertz (Hz).

Esta investigación se centra en unas ondas específicas conocidas como agudas, que son como picos lentos de la frecuencia cerebral. Tienen una elevación súbita y brusca y un descenso suave. Duran entre 1/12 segundos y 1/5 segundos y surgen mientras dormimos.

Ondas cerebrales agudas

Lo que descubrió esta investigación es que, cuando estas ondas agudas se generan en el hipocampo, se produce una disminución en los niveles de azúcar en sangre de los organismos de las ratas.

Los investigadores consideran que esas ondas pueden regular la liberación de hormonas, entre las que se encuentra la insulina, y conseguir así la normalización de los niveles de azúcar en la sangre.

«Nuestro estudio es el primero en demostrar cómo determinados grupos de células cerebrales que se activan en el hipocampo pueden regular directamente el metabolismo», dice el autor principal del estudio, György Buzsáki, en un comunicado.

«No estamos diciendo que el hipocampo sea el único jugador en este proceso, sino que el cerebro puede tener voz en él a través de ondas agudas», añade Buzsáki.

Vínculo mecanicista

Como las ondas agudas surgen principalmente durante el sueño sin movimientos oculares rápidos (NREM), el impacto de la alteración del sueño en la activación de las ondas agudas puede proporcionar un vínculo mecanicista entre la falta de sueño y los niveles altos de azúcar en la sangre que se observan en la diabetes tipo 2, escriben los autores del estudio, publicado en la revista Nature.

Una investigación anterior del equipo de Buzsáki había sugerido que las ondas agudas están involucradas en el almacenamiento permanente de los recuerdos diarios durante el sueño NREM: su estudio de 2019 descubrió que las ratas aprendían más rápido a navegar por un laberinto cuando las ondas agudas se prolongaban experimentalmente.

«La evidencia sugiere que el cerebro evolucionó, por razones de eficiencia, para usar las mismas señales y lograr así dos funciones muy diferentes en términos de memoria y regulación hormonal», explica otro de los autores del estudio, David Tingley.

Doble función

El hipocampo es una región del cerebro candidata para múltiples funciones, añaden los investigadores, debido a su potente cableado con otras regiones del cerebro y porque las neuronas del hipocampo tienen muchas proteínas de superficie (receptores) sensibles a los niveles hormonales, por lo que pueden ajustar su actividad como parte de circuitos de retroalimentacion.

Los nuevos hallazgos sugieren que las ondas del hipocampo reducen los niveles de glucosa en sangre como parte de dicho ciclo.

«Los animales podrían haber desarrollado primero un sistema para controlar la liberación de hormonas en ciclos rítmicos, pero luego aplicaron el mismo mecanismo a la memoria cuando más tarde desarrollaron un cerebro más complejo», agrega Tingley.

En el futuro, el equipo de investigación extenderá su teoría de que varias hormonas podrían verse afectadas por las ondas de ondas agudas nocturnas, incluso a través del trabajo en pacientes humanos.

La investigación futura también puede facilitar dispositivos o terapias que pueden ajustar las ondas agudas del hipocampo para reducir el azúcar en la sangre y mejorar la memoria, concluye Buzsáki.

Nueva perspectiva neurocientífica

Buzsáki es un científico innovador en el mundo de las neurociencias. Es autor de la obra The brain from the inside out, en la que explica el significado rompedor de su trabajo.

Propone un nuevo modo de ver la función cerebral diferente del tradicional, que consiste en establecer relaciones entre los estímulos sensoriales y sus representaciones en la actividad cerebral.

Compara ese método tradicional de la neurociencia como aprender 100 palabras de un idioma para salir del paso en un viaje a otro país.

Lo que propone con su trabajo es algo más complejo: lo llama sintaxis neuronal, que investiga cómo la dinámica cerebral organiza la segmentación de la información neuronal para apoyar las funciones cognitivas.

Nos esforzamos por estudiar la sintaxis, y no solo el vocabulario, del cerebro, señala Buzsáki en la presentación de su laboratorio.

Mucho más lejos

Esta perspectiva permite entender mejor el alcance de su nuevo descubrimiento: la relación entre ondas cerebrales del hipocampo y el metabolismo, entre la dinámica neuronal de una región crítica del cerebro y los procesos físicos y químicos del organismo.

Ya se sabía que el hipocampo  desempeña un papel vital en el aprendizaje, la codificación y consolidación de la memoria, y la navegación espacial.

La nueva investigación va mucho más lejos: involucra ondas cerebrales, determinantes en los procesos cognitivos, en la regulación de los niveles de azúcar en sangre.

Referencia

A metabolic function of the hippocampal sharp wave-ripple.

David Tingley, Kathryn McClain, Ekin Kaya, Jordan Carpenter & György Buzsáki. Nature (2021). DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-021-03811-w

Foto superior: cerebro y corazón. Geralt. Pixabay.

Eduardo Martínez de la Fe

Eduardo Martínez de la Fe

Eduardo Martínez de la Fe, periodista científico, es el Editor de Tendencias21.

5 comentarios

  • Es fascinante como los avances científicos nos evidencian la perfección de nuestro cuerpo. Eso debería bastar para llevar una vida más respetuosa y consciente hacia nuestra especie.

  • Deberían de corregir la nota porque menciona en el título y en otras partes hipotálamo en vez de hipocampo, que son dos estructuras cerebrales completamente diferentes. Viendo el artículo original, la investigación es sobre el hipocampo. Gracias!

  • Buenas! Estos descubrimientos o similares, si no me falla la memoria, ya están a la orden del día hace tiempo. Aunque siempre es interesante saber más.

  • La tendencia,a mi juicio ,está indicando
    Una reflexión positiva hacia estás herra
    mientas neurocientíficas al servicio del
    Subdesarrollo,las enfermedades degenera
    ticas o la rehabilitación física y síquica.
    Saludos y felicitaciones.